Metabolic significance of lysosomal beta-alanine

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K08528
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 上野 隆 順天堂大学, 大学院医学研究科, 客員教授 (10053373)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 數野 彩子 順天堂大学, 大学院医学研究科, 助教 (00338344)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ピリミジン分解 / ジヒドロウラシルデヒドロゲナーゼ / ウレイドプロピオナ－ゼ / ウレイドプロピオン酸 / β－アラニン / リソソーム

Outline of Annual Research Achievements

タンパク分解に由来するアミノ酸の総量に匹敵するβ－アラニンが肝臓のリソソームに多く貯留することに注目し、内在性代謝経路であるウラシル異化でジヒドロウラシル、ウレイドプロピオン酸（UPA）を経て生成したβ－アラニンがリソソームに取り込まれていると仮説を立てて解析してきた。今年度は高感度のcapillary-electrophoresis mass spectrometry（CE-MS）を導入し、まずウラシルやウレイドプロピオン酸などの前駆体とβ－アラニンを同時分別定量する条件を確立した。次に肝臓由来のBRL細胞用いて、上記前駆体を培地に加えてβ－アラニンの生成が増大するか、またβ－アラニンがリソソームに取り込まれるかの解析を試みた。しかしながら24時間までの培養で細胞のβ－アラニンレベルは20%程度上昇したがコントロールと有意差は認められなかった。このことはβ－アラニンの前駆体からβ－アラニンを生成する酵素反応が極めて遅く、内在性代謝経路で作られるβ－アラニンがリソソームに貯留する過程を証明することが極めて困難であることを示す。一方、細胞外に加えた14C－β－アラニンは効率よく細胞に取り込まれ、取り込みが外液に加えたグリシンやα－アラニンで阻害されることからグリシン輸送系と共通の基質である可能性が示唆された。また、このβ－アラニン取り込みがアンモニア存在下で促進されることを発見した。一方、細胞から単離したリソソームへの14C－β－アラニン輸送反応を検出することは今のところ出来ていない。